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一、简答题

1． 如图所示设备称为收缩喷管，是一种使气流速度增大的设备。压力为于音速

的速度

根据质量守恒原理

略不计。若取喷管为系统，问是什么系统？

温度为的气流以低

流入喷管，在喷管内膨胀，压力和温度下降，流速升高，

流出喷管。所

此外可以认为气流流经喷管时散热可忽

图

【答案】开口绝热系。

2． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。

【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：

若中间定压冷却充分，即可得：

则有：

其中

为

求并令其为零，得：

此即表明当时，二级压缩所消耗的总功最小。

3． 定性画出在水蒸气的焓熵图上由气液共存区间任一相同状态分别经过定压和定温过程达到过热蒸汽状态的可逆过程线。

【答案】如图所示。

图

4． 在热力学能、焓、熵、功和热量这些参数中，哪些量是状态量？哪些量是过程量？

【答案】

是状态量；

是过程量。

5． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？

【答案】工质经历相同的两个过程，

因此熵变

在

相同情况下，

相同。设

由于可逆过程

由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。

6． 压缩机压缩过程的多变指数„的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数„ 应增加还是减少？

【答案】

，若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数„

应减少。

7． 试说明反应热、热效应、燃料热值三者的区别与联系。

【答案】热效应是指系统经历一个化学反应过程、反应前后温度相等、并且只做容积功而无其他形式的功时，lkmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量，为状态量。

反应热是过程量，于化学反应过程的状态及是否有其他作功过程有关。

根据定义，热效应就是特定定温过程且只有容积变化功时的反应热。 lkmol 燃料完全燃烧时热效应的相反值称为燃料热值。

8． 对于理想气体，试说明它的热力学能和焓都是温度的单值函数。

，故热力学能是温度【答案】根据理想气体模型，热力学能是气体分子热运能量（无内位能）的单值函数。

因为

所以焓也是温度的单值函数。

二、综合分析题

9． 某压缩空气储气罐内温度随环境温度变化，若冬天时平均温度为的比值。

【答案】据题意，储气罐内参数即为喷管内气流的滞止参数。所以

夏天平均温度为储

气罐内压力则维持不变。如果由该气源连接喷管产生高速气流，试计算夏天和冬天喷管出口流速

气流在喷管内可逆绝热膨胀，故

据题意

所以

因此

10．汽缸内封有4.6kg

初态为

热llOOOkJ , 若过程中无摩擦，热源的温度是求：

（1）过程中工质作的功及有用功； （2）工质作功能力的变化； （3）系统作功能力的损失。 【答案】查水和水蒸气热力性质表得（1）过程中工质熵变

所以

由

取缸内工质为系统

（2）闭口系作功能力即为热力学能拥，故作功能力改变即为热力学能畑的变化量

的水，进行等温膨胀过程到终态2, 过程中吸环境参数为

时水的

得